(57)【要約】【課題】耐久性に優れたモータ装置及びロボット装置を提供すること。【解決手段】回転子と、当該回転子の周面の少なくとも一部に掛けられる伝達部と、回転子と伝達部との間を回転力伝達状態として伝達部を一定距離移動させると共に回転力伝達状態を解消した状態で伝達部を所定の位置に復帰させるように第一方向に駆動力を作用する駆動部と、駆動部の駆動力によって第一方向に移動可能な第一部分と、第一部分と接続部を介して接続されて第一方向とは異なる第二方向に移動可能な第二部分と、を有し、伝達部及び駆動部に接続された連結機構と、接続部に作用する駆動力の一部を受ける受部とを備える。【選択図】図１
2013183621.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子と、
前記回転子の周面の少なくとも一部に掛けられる伝達部と、
前記回転子と前記伝達部との間を回転力伝達状態として前記伝達部を一定距離移動させると共に前記回転力伝達状態を解消した状態で前記伝達部を所定の位置に復帰させるように第一方向に駆動力を作用する駆動部と、
前記駆動部の前記駆動力によって前記第一方向に移動可能な第一部分と、前記第一部分と接続部を介して接続されて前記第一方向とは異なる第二方向に移動可能な第二部分と、を有し、前記伝達部及び前記駆動部に接続された連結機構と、
前記接続部に作用する前記駆動力の一部を受ける受部と
を備えるモータ装置。
【請求項２】
前記受部は、前記第一部分と前記第二部分とを接続する位置に設けられている
請求項１に記載のモータ装置。
【請求項３】
前記受部は、前記接続部に作用する前記駆動力の一部を分散させる
請求項１又は請求項２に記載のモータ装置。
【請求項４】
前記受部を支持する支持部を備える
請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載のモータ装置。
【請求項５】
前記受部は、前記第一部分側から前記第二部分側へ向けて前記第一方向に突出して設けられ前記第二部分に当接される当接部を有する
請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載のモータ装置。
【請求項６】
前記第二部分は、前記当接部の先端を受ける凹部を有する
請求項５に記載のモータ装置。
【請求項７】
前記当接部の先端は、球面状に形成されている
請求項５又は請求項６に記載のモータ装置。
【請求項８】
前記第一部分及び前記第二部分は、所定位置を中心とする回転方向に移動するように配置されており、
前記当接部は、当該当接部の先端の中心が前記所定位置に一致するように設けられている
請求項５から請求項７のうちいずれか一項に記載のモータ装置。
【請求項９】
前記当接部は、前記第一部分を前記第一方向に貫通して設けられている
請求項５から請求項８のうちいずれか一項に記載のモータ装置。
【請求項１０】
前記第一部分及び前記第二部分は、所定位置を中心とする回転方向に移動するように配置されており、
前記受部は、前記所定位置に設けられ前記第一部分及び前記第二部分に連結された円筒部材を有する
請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載のモータ装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のうちいずれか一項に記載のモータ装置を備えるロボット装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ装置及びロボット装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば旋回系機械を駆動させるアクチュエータとして、モータ装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。このようなモータ装置として、例えば電動モータや超音波モータなど、高トルクを発生させることが可能なモータ装置が広く知られている。近年では、ヒューマノイドロボットの関節部分など、より精密な部分を駆動させるモータ装置が求められており、電動モータや超音波モータなどの既存のモータにおいても小型化、トルクの制御性等、細密で高精度な駆動を行うことができる構成が求められている。このようなモータ装置の構成として、例えば駆動源（駆動部）と回転子との間に、駆動力を伝達する伝達系が設けられた構成が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２−３１１２３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の構成において伝達系に対して駆動力を作用させる際に、伝達系の構成によっては当該伝達系の一部に駆動力が集中して作用する場合があり、その部分の負荷が大きくなってしまう場合がある。
【０００５】
以上のような事情に鑑み、本発明は、耐久性に優れたモータ装置及びロボット装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第一の態様に従えば、回転子と、当該回転子の周面の少なくとも一部に掛けられる伝達部と、回転子と伝達部との間を回転力伝達状態として伝達部を一定距離移動させると共に回転力伝達状態を解消した状態で伝達部を所定の位置に復帰させるように第一方向に駆動力を作用する駆動部と、駆動部の駆動力によって第一方向に移動可能な第一部分と、第一部分と接続部を介して接続されて第一方向とは異なる第二方向に移動可能な第二部分と、を有し、伝達部及び駆動部に接続された連結機構と、接続部に作用する駆動力の一部を受ける受部とを備えるモータ装置が提供される。
【０００７】
本発明の第二の態様に従えば、本発明の第一の態様に従うモータ装置を備えるロボット装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、耐久性に優れたモータ装置及びロボット装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第一施形態に係るモータ装置の一例を示す概略構成図。
【図２】本実施形態に係る連結機構の構成を示す図。
【図３】本実施形態に係る連結機構の構成を示す図。
【図４】本実施形態に係る連結機構の構成を示す図。
【図５】本実施形態に係る連結機構の構成を示す図。
【図６】本実施形態に係る連結機構の動作を示す図。
【図７】本実施形態に係る連結機構の動作を示す図。
【図８】本実施形態に係るモータ装置の特性を示すグラフ。
【図９】本実施形態に係るモータ装置の動作を示す図。
【図１０】本実施形態に係るモータ装置の動作を示す図。
【図１１】本実施形態に係るモータ装置の動作を示す図。
【図１２】本実施形態に係るモータ装置の動作を示す図。
【図１３】第二実施形態に係るロボットハンドの構成を示す模式図。
【図１４】本実施形態に係るモータ装置の他の構成を示す図。
【図１５】本実施形態に係るモータ装置の他の構成を示す図。
【図１６】本実施形態に係るモータ装置の他の構成を示す図。
【図１７】本実施形態に係るモータ装置の他の構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面に基づき、本発明の実施の形態を説明する。  
図１は、本実施形態に係るモータ装置ＭＴＲの一例を示す概略構成図である。図１（ａ）は正面図であり、図１（ｂ）は平面図である。  
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、モータ装置ＭＴＲは、ベース部ＢＳと、伝達部ＢＴと、駆動部ＡＣと、連結機構（変位伝達機構）ＣＮと、制御部ＣＯＮＴとを有している。当該モータ装置ＭＴＲは、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示す回転子ＳＦを回転させる。
【００１１】
以下、各図の説明においてはＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。以下の説明では、回転子ＳＦの回転軸Ｃの軸線方向をＺ軸方向とし、当該Ｚ軸方向に垂直な平面上の直交方向をそれぞれＸ軸方向及びＹ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸周りの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。
【００１２】
ベース部ＢＳは、例えばステンレス等の材料を用いて板状に形成されている。ベース部ＢＳには、貫通部１０が形成されている。貫通部１０は、正面視でほぼＴ字形に形成された開口部であり、ベース部ＢＳの表裏を貫通して形成されている。貫通部１０には、回転子ＳＦが挿入される。また、貫通部１０には、伝達部ＢＴ、駆動部ＡＣ及び連結機構ＣＮが配置されている。
【００１３】
伝達部ＢＴは、第一端部２１、第二端部２２及びベルト部２３を有している。第一端部２１及び第二端部２２は、第一端部２１及び第二端部２２は、回転子ＳＦの外周上の基準位置Ｆを挟んで配置されている。本実施形態では、例えば回転子ＳＦの＋Ｙ側端部を基準位置Ｆとした場合を例に挙げて説明する。
【００１４】
ベルト部２３は、例えばステンレスなどの材料を用いて帯状に形成され、例えば弾性変形可能な程度の厚さに形成されている。ベルト部２３は、貫通部１０に挿入される回転子ＳＦの周面（例、外周面ＳＦａ）を囲うように配置される。換言すると、回転子ＳＦは、貫通部１０のうちベルト部２３によって囲まれる空間に挿入される。ベルト部２３は、例えば回転子ＳＦの周方向の全面に亘って掛けられる必要は無く、少なくとも一部に掛けられる構成であれば良い。
【００１５】
ベルト部２３は、第一端部２１との接続部分２３ａと、第二端部２２との接続部分２３ｂとを有している。接続部分２３ａ及び接続部分２３ｂは、外周面２３ｆ側に切り込みが形成されている。この切り込みにより、接続部分２３ａ及び接続部分２３ｂにおいてベルト部２３の変形が促進される。
【００１６】
ベルト部２３には、接続部分２３ａ及び接続部分２３ｂの他に、複数の切り込み部１１及び切り込み部１２が形成されている。切り込み部１１及び切り込み部１２は、例えばベルト部２３の外周面２３ｆに形成されている。切り込み部１１は、例えばベルト部２３の長手方向（回転子ＳＦの外周面ＳＦａの周方向に沿った方向）の全体に亘ってほぼ等間隔に形成されている。切り込み部１１は、ベルト部２３の変形を促進する。
【００１７】
切り込み部１２は、ベルト部２３の外周面２３ｆであって、接続部分２３ａの近傍及び接続部分２３ｂの近傍にそれぞれ形成されている。切り込み部１２が設けられていることにより、ベルト部２３が変形する場合には、接続部分２３ａ及び接続部分２３ｂに加えて切り込み部１２に対しても応力が発生する。このため、ベルト部２３が変形する場合に、変形によって生じる応力が接続部分２３ａ及び接続部分２３ｂに集中するのが回避され、ベルト部２３の負担が軽減される。
【００１８】
駆動部ＡＣは、ベース部ＢＳの内周部１０ａによって支持されている。駆動部ＡＣは、例えばピエゾ素子などの電気機械変換素子を備えた駆動素子３１及び３２を有している。駆動素子３１及び駆動素子３２は、電気機械変換素子に電圧が印加されることにより、Ｘ方向に伸縮する構成である。制御部ＣＯＮＴは駆動部ＡＣに接続されており、当該駆動部ＡＣに対して制御信号を供給可能になっている。
【００１９】
駆動素子３１及び駆動素子３２は、Ｘ方向において第一端部２１及び第二端部２２を挟む位置に設けられている。駆動素子３１の先端部３１ａは第一端部２１に向けられており、駆動素子３２の先端部３２ａは第二端部２２に向けられている。したがって、駆動素子３１及び駆動素子３２は、先端部３１ａ及び先端部３２ａが対向している。駆動素子３１の先端部３１ａ及び駆動素子３２の先端部３２ａは、それぞれ連結部材３１ｂ及び接続部材３２ｂを介して連結機構ＣＮに接続されている。
【００２０】
連結機構ＣＮは、伝達部ＢＴと駆動部ＡＣとを連結する。  
連結機構ＣＮは、第一端部側連結部４０と、第二端部側連結部６０と、支持部７１と、付勢部７２と、受部５０とを有している。
【００２１】
第一端部側連結部４０は、伝達部ＢＴの第一端部２１と駆動部ＡＣの駆動素子３１とを連結する。また、第二端部側連結部６０は、伝達部ＢＴの第二端部２２と駆動部ＡＣの駆動素子３２とを連結する。
【００２２】
第一端部側連結部４０は、第一移動部（第一部分）４１及び第二移動部（第二部分）４２を有している。第一端部側連結部４０は、伝達部ＢＴの第一端部２１と駆動部ＡＣの駆動素子３１とを連結する。第一端部側連結部４０は、第一移動部（第一部分）４１及び第二移動部（第二部分）４２を有している。第一移動部４１と第二移動部４２との間は、接続部４４によって接続されている。
【００２３】
第二端部側連結部６０は、第一移動部（第一部分）６１及び第二移動部（第二部分）６２を有している。第一移動部６１と第二移動部６２との間は、接続部６４によって接続されている。なお、第一移動部６１及び第二移動部６２は、第一移動部４１及び第二移動部４２に対してＹ軸を中心として線対称な構成となっている。したがって、第一移動部６１及び第二移動部６２の構成について、＋Ｘ方向と−Ｘ方向とが逆になる他は、第一移動部４１及び第二移動部４２と同様の説明が可能である。以下、第一端部側連結部４０の構成を中心に説明する。
【００２４】
図２〜図５は、連結機構ＣＮの構成を示す図である。図２は連結機構ＣＮを＋Ｚ側から見たときの図であり、図３は連結機構ＣＮを−Ｘ側から見たときの図である。図４は、連結機構ＣＮの一部の構成を示す分解斜視図である。図５は、図４の構成を組み立てた状態を示す図である。なお、図２〜図５では、第二端部側連結部６０の構成は省略している。
【００２５】
第一移動部４１は、駆動素子３１の＋Ｘ側に配置されている。第一移動部４１の−Ｘ側の端面は、連結部材３１ｂに固定されている。第一移動部４１は、連結部材３１ｂと一体的にＸ方向に移動する。例えば駆動素子３１が伸びた場合、第一移動部４１は連結部材３１ｂと一体的に＋Ｘ方向に移動する。また、例えば駆動素子３１が縮んだ場合、第一移動部４１は連結部材３１ｂと一体的に−Ｘ方向に移動する。
【００２６】
第一移動部４１には、貫通孔４１ａが形成されている。貫通孔４１ａは、Ｘ方向に平行な方向に第一移動部４１を貫通する。貫通孔４１ａは、例えば図３に示すように、Ｚ方向の２箇所に形成されている。
【００２７】
また、図２に示すように、第一移動部４１の＋Ｘ側端部には、第一端面４１ｂ、第二端面４１ｃ及び斜面４１ｄが形成されている。第一端面４１ｂ及び第二端面４１ｃは、斜面４１ｄをＹ方向に挟む位置に配置されている。第一端面４１ｂ及び第二端面４１ｃは、ＹＺ平面に平行に形成されている。第二端面４１ｃは、第一端面４１ｂよりも＋Ｘ側に配置されている。斜面４１ｄは、第一端面４１ｂと第二端面４１ｃとを接続するようにＹＺ平面に対して傾斜している。第二端面４１ｃと斜面４１ｄとの間には、角部４１ｅが形成されている。
【００２８】
第二移動部４２は、接続部４４を介して第一移動部４１の＋Ｘ側に配置されている。Ｘ方向において、第二移動部４２と第一移動部４１との間には、隙間が形成されている。この隙間は、第一移動部４１及び第二移動部４２のうち少なくとも一方がＸ方向又はθＺ方向に移動する際のマージンとなる。
【００２９】
第二移動部４２の−Ｘ側端部には、第一端面４２ｂ、第二端面４２ｃ及び斜面４２ｄが形成されている。第一端面４２ｂ、第二端面４２ｃ及び斜面４２ｄは、それぞれ第一移動部４１の第一端面４１ｂ、第二端面４１ｃ及び斜面４２ｄに対向するように形成されている。
【００３０】
第一端面４２ｂ及び第二端面４２ｃは、ＹＺ平面に平行に形成されている。第二端面４２ｃは、第一端面４２ｂよりも＋Ｘ側に配置されている。斜面４２ｄは、第一端面４２ｂと第二端面４２ｃとを接続するようにＹＺ平面に対して傾斜している。第二端面４２ｃと斜面４２ｄとの間には、屈曲部４２ｅが設けられている。屈曲部４２ｅは、第一移動部４１の角部４１ｅに対向して配置されている。角部４１ｅと屈曲部４２ｅとの間は、接続部４４によって接続されている。
【００３１】
接続部４４は、Ｙ方向に可撓性を有するように当該Ｙ方向の寸法（厚さ）が設定されている。接続部４４がＹ方向に撓むことにより、第一移動部４１及び第二移動部４２がθＺ方向に相対的に移動可能となる。接続部４４、第一移動部４１及び第二移動部４２は、一部材で形成されている。この構成により、第一移動部４１と第二移動部４２との間に力が加えられた場合、第一移動部４１と第二移動部４２とが接続部４４に引っ張られるため、第一移動部４１と第二移動部４２との位置関係が大きくずれてしまうのを防ぐことができる。
【００３２】
屈曲部４２ｅには、凹部４２ａが形成されている。凹部４２ａは、所定の径を有する半球状に形成されている。凹部４２ａは、第二端面４２ｃ及び斜面４２ｄの両方に跨って形成されている。また、凹部４２ａの球心は、接続部４４がＹ方向に撓むときの疑似的な回転中心軸（疑似回転中心軸）に一致するか、又は疑似回転中心軸の近傍になるように、配置されている。図４及び図５に示すように、接続部４４のうち凹部４２ａが設けられる部分は除去されている（除去部４４ａ）。なお、図４では、第一移動部４１と第二移動部４２との間の構成を判別しやすくするため、接続部４４と第一移動部４１との間を切断させた状態で示しているが、実際には図５に示すように、接続部４４は第一移動部４１と一体的に接続されている。また、図４及び図５に示すように、凹部４２ａは、屈曲部４２ｅのＺ方向の中央部に設けられている。また、凹部４２ａの大きさ（例、面積や径）は、凹部４２ａに加わる面圧やネジ部５１のサイズなどに基づいて設定される。なお、凹部４２ａに加わる面圧は、第一移動部４１のてこの比（拡大比）によって変わる。また、凹部４２ａは、２つなどのように複数設けてもよい。例えば、凹部４２ａが２つ設けられる場合、２つの凹部４２ａの球面の半径は同じサイズに設定することが望ましい。
【００３３】
第二移動部４２の＋Ｘ側端部には、第三端面４２ｆ及び斜面４２ｇが形成されている。第三端面４２ｆは、ＹＺ平面に平行に形成されている。斜面４２ｇは、第三端面４２ｆの−Ｙ側端部から−Ｙ側へ向けて＋Ｘ方向に傾くように形成されている。第三端面４２ｆと斜面４２ｇとの間には、屈曲部４２ｈが設けられている。
【００３４】
支持部７１は、接着剤などを介してベース部ＢＳの内周部１０ａに固定されている。支持部７１の−Ｘ側端部には、第一端面７１ｂ及び斜面７１ｃが形成されている。第一端面７１ｂは、ＹＺ平面に平行に形成されている。斜面７１ｃは、第一端面７１ｂの−Ｙ側端部から−Ｙ側へ向けて＋Ｘ方向に傾くように形成されている。第一端面７１ｂと斜面７１ｃとの間には、角部７１ｄが設けられている。角部７１ｄは、第二移動部４２の屈曲部４２ｅに対向して配置されている。当該屈曲部４２ｅと角部７１ｄとの間は、接続部４５によって接続されている。
【００３５】
接続部４５は、Ｙ方向に可撓性を有するように当該Ｙ方向の寸法（厚さ）が設定されている。接続部４５がＹ方向に撓むことにより、第二移動部４２が支持部７１に対してθＺ方向に移動可能となる。接続部４５、第二移動部４２及び支持部７１は、一部材で形成されている。この構成により、第二移動部４２と支持部７１との間に力が加えられた場合、第二移動部４２と支持部７１とが接続部４５に引っ張られるため、第二移動部４２の位置が支持部７１から離れてしまうのを防ぐことができる。
【００３６】
角部７１ｄには、凹部７１ａが形成されている。凹部７１ａは、所定の径を有する半球状に形成されている。凹部７１ａは、第一端面７１ｂ及び斜面７１ｃの両方に跨って形成されている。また、凹部７１ａの球心は、接続部４５がＹ方向に撓むときの疑似回転中心軸に一致するか、又は疑似回転中心軸の近傍になるように、配置されている。接続部４４の構成と同様に、接続部４５のうち凹部７１ａが設けられる部分は除去されている（除去部４５ａ：図２参照）。また、凹部７１ａは、角部７１ｄのＺ方向の中央部に設けられている。また、凹部７１ａの大きさ（例、面積や径）は、凹部７１ａに加わる面圧やネジ部５２のサイズなどに基づいて設定される。なお、凹部７１ａに加わる面圧は、第二移動部４２のてこの比（拡大比）によって変わる。また、凹部７１ａは、２つなどのように複数設けてもよい。例えば、凹部７１ａが２つ設けられる場合、２つの凹部７１ａの球面の半径は同じサイズに設定することが望ましい。
【００３７】
付勢部７２は、第一端部側連結部４０の第二移動部４２と、第二端部側連結部６０の第二移動部６２との間に配置されている。付勢部７２は、第二移動部４２の被付勢部４２ｉを−Ｘ方向に付勢すると共に、第二移動部６２を＋Ｘ方向に付勢する。付勢部７２の付勢力は、駆動素子３１及び駆動素子３２の弾性力及び伸縮力よりも小さくなるように設定されている。したがって、付勢部７２の付勢力により駆動素子３１及び駆動素子３２の伸縮が妨げられないようになっている。
【００３８】
また、図１及び図２に示すように、受部５０は、少なくとも一部が第一移動部４１と第二移動部４２との間に配置されるように設けられている。受部５０は、ネジ部（当接部）５１及びネジ部（当接部）５２を有している。
【００３９】
ネジ部５１は、第一移動部４１に挿入されている。ネジ部５１は、例えば円柱状に形成されており、Ｘ方向に平行な方向に第一移動部４１を貫通するように配置されている。ネジ部５１は、第一移動部４１に固定されており、当該第一移動部４１と一体的に移動可能である。ネジ部５１は、図２に示すように、付勢部７２よりも＋Ｙ側に配置されている。ネジ部５１は、例えば図３に示すように、第一移動部４１のＺ方向のほぼ中央部に挿入されている。
【００４０】
ネジ部５１は、第一移動部４１の角部４１ｅから＋Ｘ方向に突出するように設けられ、接続部４４の除去部４４ａに挿入されている。ネジ部５１の＋Ｘ側の先端部５１ａは、凹部４２ａとほぼ等しい径を有する球面に形成されている。当該先端部５１ａは、凹部４２ａの内壁部に当接されている。先端部５１ａと凹部４２ａとの間は、ほぼ等しい径を有する球面同士が当接された状態となっている。このため、先端部５１ａと凹部４２ａとの間では、例えばθＺ方向への相対的な移動が可能となっている。
【００４１】
ネジ部５１の先端部５１ａが凹部４２ａの内壁部に支持されることにより、第一移動部４１が第二移動部４２に支持されている。この場合、ネジ部５１は、接続部４４に対して作用する＋Ｘ方向の力の一部を受けることになる。このため、ネジ部５１は、接続部４４に作用する＋Ｘ方向の力を分散することができる。
【００４２】
ネジ部５２は、第二移動部４２に挿入されている。ネジ部５２は、例えば円柱状に形成されており、Ｘ方向に平行な方向に第二移動部４２を貫通するように配置されている。ネジ部５２は、第二移動部４２に固定されており、当該第二移動部４２と一体的に移動可能である。
【００４３】
ネジ部５２は、第二移動部４２の屈曲部４２ｈから＋Ｘ方向に突出するように設けられ、接続部４５の除去部４５ａに挿入されている。ネジ部５２の＋Ｘ側の先端部５２ａは、支持部７１に形成された凹部７１ａとほぼ等しい径を有する球面に形成されている。当該先端部５２ａは、凹部７１ａの内壁部に当接されている。先端部５２ａと凹部７１ａとの間は、ほぼ等しい径を有する球面同士が当接された状態となっている。このため、先端部５２ａと凹部７１ａとの間では、例えばθＺ方向への相対的な移動が可能となっている。
【００４４】
ネジ部５２の先端部５２ａが凹部７１ａの内壁部に支持されることにより、第二移動部４２が支持部７１に支持されている。この場合、ネジ部５２は、接続部４５に対して作用する＋Ｘ方向の力の一部を受けることになる。このため、ネジ部５２は、接続部４５に作用する＋Ｘ方向の力を分散することができる。
【００４５】
ネジ部５２は、図３に示すように、例えば第二移動部４２のＺ方向の２箇所に挿入されている。図２及び図３に示す構成では、ベース部ＢＳの厚さ方向（Ｚ方向）の２箇所に配置しやすくするように、ネジ部５２の径がネジ部５１の径よりも小さく設定されている。なお、ネジ部５２が１箇所にのみ配置された構成であっても構わない。
【００４６】
２つのネジ部５２は、第一移動部４１の貫通孔４１ａに対応する位置に設けられている。ネジ部５２の−Ｘ側の端部５２ｂは、貫通孔４１ａに収容されている。図２及び図３に示すように、貫通孔４１ａの内壁とネジ部５２の−Ｘ側の端部５２ｂの外周との間には、隙間が形成されている。この隙間は、第一移動部４１及び第二移動部４２のうち少なくとも一方がＸ方向又はθＺ方向に移動する際に、端部５２ｂが移動可能なマージンとなる。
【００４７】
次に、回転子ＳＦの駆動動作を説明する。  
まず、連結機構ＣＮの動作を説明する。以下では、第一端部側連結部４０の説明を中心として説明する。第二端部側連結部６０の動作については、＋Ｘ方向と−Ｘ方向とが逆になる他は、第一端部側連結部４０の動作と同様の説明が可能であるため、説明を省略する。
【００４８】
駆動素子３１が静止している場合、連結機構ＣＮに対して外部からＸ方向に作用する力として、例えば付勢部７２の付勢力がある。この付勢力は、第二移動部４２の被付勢部４２ｉに対して−Ｘ方向に作用する。当該付勢力により、第二移動部４２が第一移動部４１側へ押圧され、接続部４４に対して−Ｘ方向の力が作用する。
【００４９】
接続部４４ではネジ部５１が凹部４２ａに当接された状態で設けられているため、当該押圧力はネジ部５１の先端部５１ａによって受けられる。このように、接続部４４に対して作用するＸ方向の力の一部がネジ部５１に分散される。当該押圧力は駆動素子３１の弾性力よりも小さいため、第二移動部４２の−Ｘ方向への移動が規制される。
【００５０】
また、ネジ部５１は第二移動部４２の被付勢部４２ｉよりも＋Ｙ側に配置されている。このため、被付勢部４２ｉに作用する付勢部７２の−Ｘ方向の付勢力は、てこの原理により、先端部５１ａを支点としてネジ部５２の先端部５２ａに対して＋Ｘ方向の力として作用する。この力により、第二移動部４２が支持部７１側へ押圧され、接続部４５に対して＋Ｘ方向の力が作用する。
【００５１】
接続部４５ではネジ部５２が凹部７１ａに当接された状態で設けられているため、当該押圧力はネジ部５２の先端部５２ａによって受けられる。このように、接続部４５に対して作用するＸ方向の力の一部がネジ部５２に分散される。また、支持部７１はベース部ＢＳに固定されているため、第二移動部４２の＋Ｘ方向への移動が規制される。
【００５２】
この状態から駆動素子３１が伸びる場合、第一移動部４１は＋Ｘ方向に移動する。なお、駆動素子３１の伸縮力は付勢部７２の付勢力よりも大きいため、駆動素子３１に対して所定の電圧を印加することにより、駆動素子３１を伸ばすことができる。第一移動部４１が＋Ｘ方向に移動すると、接続部４４及びネジ部５１が第二移動部４２を＋Ｘ方向に押圧する。この場合、接続部４４及びネジ部５１に対して作用するのは、駆動素子３１の伸縮による駆動力の一部である。したがって、ネジ部５１は、接続部４４に作用する駆動力の一部を分散している。
【００５３】
＋Ｘ方向に押圧された第二移動部４２は、接続部４５及びネジ部５２を介して支持部７１を＋Ｘ方向に押圧すると共に、付勢部７２を＋Ｘ方向に押圧する。この場合、接続部４５及びネジ部５２に対して作用するのは、駆動素子３１の伸縮による駆動力の一部である。したがって、ネジ部５２は、接続部４５に作用する駆動力の一部を分散している。支持部７１はベース部ＢＳに固定されているため、凹部７１ａによってネジ部５２が支持され、＋Ｘ方向への移動が規制される。よって、第二移動部４２のうち＋Ｙ側は＋Ｘ方向には移動しない。一方、付勢部７２は、第二移動部４２によって＋Ｘ側に押されて収縮する。第二移動部４２の−Ｙ側は、付勢部７２の収縮量に応じて＋Ｘ方向に移動する。
【００５４】
この結果、第二移動部４２は、図６に示すように、−θＺ方向（図６の反時計回りの方向）に回転する。このときの回転の中心は、ネジ部５２の先端部５２ａ及び凹部７１ａの内壁部を構成する球面の中心点Ｐである。第二移動部４２の回転により、連結部４３は＋Ｘ側に移動し、当該連結部４３の当該移動により第一端部２１が＋Ｘ側に移動する。このため、ベルト部２３は回転子ＳＦに巻きつくように移動する。
【００５５】
第二移動部４２の回転移動において、接続部４４及び凹部４２ａは、第二移動部４２に対する回転力が加えられる力点となる。接続部４５及び凹部７１ａは、第二移動部４２の回転を支持する支点となる。連結部４３は、伝達部ＢＴの第一端部２１に対して第二移動部４２の回転力を作用させる作用点となる。このように、てこの原理を用いて第二移動部４２を回転移動させ、第一端部２１を駆動することができる。
【００５６】
また、上記第二移動部４２の回転移動において、支点である接続部４５及び凹部７１ａから力点である接続部４４及び凹部４２ａまでの距離よりも、当該支点から作用点である連結部４３までの距離の方が大きいため、Ｘ方向について、第一移動部４１の移動距離（駆動素子３１の伸縮量）よりも連結部４３の移動距離の方が大きくなる。したがって、連結機構ＣＮは、駆動素子３１の伸縮による変位よりも大きな変位で第一端部２１を駆動することができる。
【００５７】
一方、駆動素子３１が縮んだ場合、第一移動部４１は−Ｘ方向に移動する。第一移動部４１が−Ｘ方向に移動する間、付勢部７２の付勢力は第二移動部４２に作用し続ける。この付勢力により、第二移動部４２の−Ｙ側は、第一移動部４１の移動に伴って−Ｘ方向に移動する。一方、てこの原理により、接続部４５及びネジ部５２が支持部７１を押圧し続けるが、第二移動部４２の＋Ｙ側についてのＸ方向への移動は規制される。
【００５８】
この結果、第二移動部４２は、図７に示すように、＋θＺ方向（図７の時計回りの方向）に回転する。このときの回転の中心は、ネジ部５２の先端部５２ａ及び凹部７１ａの内壁部を構成する球面の中心点Ｐである。第二移動部４２の回転により、連結部４３は−Ｘ側に移動し、当該連結部４３の当該移動により第一端部２１が−Ｘ側に移動する。このため、ベルト部２３は回転子ＳＦから離れるように移動する。
【００５９】
上記第二移動部４２の回転移動において、被付勢部４２ｉは、第二移動部４２に対する回転力が加えられる力点となる。接続部４５及び凹部７１ａは、第二移動部４２の回転を支持する支点となる。連結部４３は、伝達部ＢＴの第一端部２１に対して第二移動部４２の回転力を作用させる作用点となる。このように、てこの原理を用いて第二移動部４２を回転移動させ、第一端部２１を駆動することができる。
【００６０】
また、この場合において、支点である接続部４５凹部７１ａから力点である被付勢部４２ｉまでの距離よりも当該支点から作用点である連結部４３までの距離の方が大きいため、Ｘ方向について、ネジ部５１の移動距離（駆動素子３１の伸縮量）よりも連結部４３の移動距離の方が大きくなる。したがって、連結機構ＣＮは、駆動素子３１の伸縮による変位よりも大きな変位で第一端部２１を駆動することができる。
【００６１】
以上の第一端部２１の駆動において、凹部４２ａを押圧するネジ部５１及び凹部７１ａを押圧するネジ部５２は、それぞれ、凹部４２ａ及び凹部７１ａから押圧力の反作用を受ける。この反作用力は、駆動素子３１の伸縮による力の一部であり、第一端部２１の駆動力の一部である。このように、受部５０であるネジ部５１及びネジ部５２は、駆動素子３１の伸縮による駆動力の一部を受ける機能を有している。
【００６２】
以上の説明を踏まえて、駆動素子３１が＋Ｘ方向に伸び、かつ、駆動素子３２が−Ｘ方向に伸びると、第一端部２１と第二端部２２とが近づく。このため、ベルト部２３が回転子ＳＦに巻きつき、当該ベルト部２３に張力が加わる。駆動素子３１が−Ｘ方向に縮み、かつ、駆動素子３２が＋Ｘ方向に縮むと、第一端部２１と第二端部２２とが遠ざかる。このため、ベルト部２３が回転子ＳＦから離れて弛緩する。
【００６３】
次に、本実施形態に係るモータ装置ＭＴＲにおいて、回転子ＳＦを駆動させる原理を説明する。回転子ＳＦを駆動させる際には、回転子ＳＦに巻き掛けられた伝達部ＢＴに有効張力を生じさせ、当該有効張力によって回転子ＳＦにトルクを伝達する。
【００６４】
オイラーの摩擦ベルト理論により、回転子ＳＦに巻き掛けられた伝達部ＢＴの第一端部２１側の張力Ｔ１及び第二端部２２側の張力Ｔ２が下記［数１］を満たすとき、伝達部ＢＴと回転子ＳＦとの間で摩擦力が生じ、伝達部ＢＴが回転子ＳＦに対して滑りを生じることの無い状態（回転力伝達状態）で回転子ＳＦと共に移動する。この移動により、回転子ＳＦにトルクが伝達される。ただし、［数１］において、μは伝達部ＢＴと回転子ＳＦとの間の見かけ上の摩擦係数であり、θは伝達部ＢＴの有効巻き付き角である。
【００６５】
【数１】
2013183621.tif 000003
【００６６】
このとき、トルクの伝達に寄与する有効張力は、（Ｔ１−Ｔ２）によって表される。上記［数１］に基づいて有効張力（Ｔ１−Ｔ２）を求めると、［数２］のようになる。［数２］は、Ｔ１を用いて有効張力を表す式である。
【００６７】
【数２】
2013183621.tif 000004
【００６８】
上記［数２］より、回転子ＳＦに伝達されるトルクは駆動素子３１の張力Ｔ１によって一意に決定されることがわかる。［数２］の右辺のＴ１の係数部分は、伝達部ＢＴと回転子ＳＦとの間の摩擦係数μ及び伝達部ＢＴの有効巻き付き角θにそれぞれ依存する。図８は、摩擦係数μを変化させたときの有効巻き付き角θと係数部分の値との関係を示すグラフである。グラフの横軸は有効巻き付き角θを示しており、グラフの縦軸は係数部分の値を示している。
【００６９】
図８に示すように、例えば摩擦係数μが０．３の場合には、有効巻き付き角θが３００°以上のときに係数部分の値が０．８以上となっている。このことから、摩擦係数μが０．３の場合には、有効巻き付き角θを３００°以上とすることにより、駆動素子３１による張力Ｔ１の８０％以上の力が回転子ＳＦのトルクに寄与することがわかる。この巻き付き角の他、図８のグラフから、例えば伝達部ＢＴと回転子ＳＦとの間の摩擦係数を大きくするほど、係数部分の値が大きくなることが推定される。
【００７０】
このように、トルクの大きさは駆動素子３１の張力Ｔ１によって一意に決定されることになり、例えば伝達部ＢＴの移動距離などには無関係であることがわかる。したがって、例えば駆動素子３１及び駆動素子３２に用いられるピエゾ素子などは、数ミリ程度の小型素子であっても、数百ニュートン以上の力を出すことができるので非常に大きな回転力を付与することができる。
【００７１】
このような原理に基づいて、制御部ＣＯＮＴは、図９に示すように、まず、第一端部２１が＋Ｘ方向に、第二端部２２が−Ｘ方向にそれぞれ移動するように駆動素子３１及び駆動素子３２を変形させる。この動作により、伝達部ＢＴの第一端部２１側には張力Ｔ１が発生し、伝達部ＢＴの第二端部２２側には張力Ｔ２が発生する。したがって、伝達部ＢＴに有効張力（Ｔ１−Ｔ２）が発生する。
【００７２】
制御部ＣＯＮＴは、伝達部ＢＴに有効張力を発生させた状態を保持しつつ、図１０に示すように、伝達部ＢＴの第一端部２１が＋Ｘ方向に移動するように、かつ、第二端部２２が＋Ｘ方向に移動するように駆動素子３１及び駆動素子３２を変形させる（駆動動作）。この動作において、制御部ＣＯＮＴは、第一端部２１の移動距離と第二端部２２の移動距離とを等しくさせる。この動作により、伝達部ＢＴと回転子ＳＦとの間に摩擦力が発生した状態で伝達部ＢＴが移動し、当該移動と共に回転子ＳＦが＋θＺ方向に回転する。
【００７３】
本実施形態では、伝達部ＢＴと回転子ＳＦとの間の摩擦係数μが例えば０．３であり、伝達部ＢＴが回転子ＳＦにほぼ１回転（３６０°）巻き掛けられている。したがって、図８のグラフを参照すると、駆動素子３１の張力Ｔ１の８５％程度の力がトルクとして回転子ＳＦに伝達されることになる。
【００７４】
制御部ＣＯＮＴは、第一端部２１及び第二端部２２を所定距離だけ移動させた後、図１１に示すように、第一端部２１が駆動の開始位置（所定位置）へ戻るように、かつ、第二端部２２が移動しないように、駆動素子３１だけを変形させる。この動作により、第一端部２１が−Ｘ方向へ移動し、伝達部ＢＴの巻き掛けが緩んだ状態になる。つまり、伝達部ＢＴに付加されていた有効張力が解除された状態になる。この状態においては、伝達部ＢＴと回転子ＳＦとの間に摩擦力は発生せず、回転子ＳＦは慣性によって回転し続けることになる。
【００７５】
制御部ＣＯＮＴは、伝達部ＢＴの巻き掛けを緩ませた後、図１２に示すように、第二端部２２が駆動の開始位置（所定位置）へ戻るように駆動素子３２を変形させる。この動作により、伝達部ＢＴの巻き掛けが緩んだまま、すなわち、有効張力が発生しないまま、伝達部ＢＴの第二端部２２が駆動の開始位置（所定位置）へ戻っていく（復帰動作）。
【００７６】
第二端部２２が駆動開始位置に戻される直前になったら、制御部ＣＯＮＴは、駆動素子３１を変形させて第一端部２１を＋Ｘ方向に移動させる。この動作により、第二端部２２が駆動開始位置に戻されるのとほぼ同時に、第一端部２１側に張力Ｔ１が発生し、第二端部２２側に張力Ｔ２が発生する。これにより、駆動開始時に伝達部ＢＴに有効張力を付加させた状態（図９の状態）と同様の状態となる。
【００７７】
伝達部ＢＴに有効張力が付加された後、制御部ＣＯＮＴは、伝達部ＢＴの第一端部２１が＋Ｘ方向に移動するように駆動素子３１を変形させ、第二端部２２が＋Ｘ方向に移動するように駆動素子３２を変形させる（駆動動作）。このとき、第一端部２１の移動距離と第二端部２２の移動距離とを等しくさせる。この動作により、伝達部ＢＴと回転子ＳＦとの間に摩擦力が発生した状態で伝達部ＢＴが移動し、当該移動と共に回転子ＳＦがθ方向に回転する。
【００７８】
この後、制御部ＣＯＮＴは、伝達部ＢＴに付加されていた有効張力を再度解除させる。制御部ＣＯＮＴは、有効張力を解除させた後、伝達部ＢＴの第一端部２１及び第二端部２２が開始位置に戻るように移動させる（復帰動作）。このように制御部ＣＯＮＴが上記駆動動作と復帰動作とを駆動部ＡＣに繰り返し行わせることにより、回転子ＳＦが＋θＺ方向に回転し続けることになる。
【００７９】
上記の動作において駆動素子３１及び駆動素子３２の駆動力を連結機構ＣＮに対して作用させる際に、連結機構ＣＮのうち第二移動部４２の回転動作の力点、支点及び作用点に対して駆動力の一部が集中して作用する。本実施形態では、このうち力点及び支点に相当する部分に受部５０（ネジ部５１及びネジ部５２）を配置し、駆動力の一部を受けさせる構成としたので、当該駆動力の一部が集中して作用する部分の強度が高められる。これにより、耐久性の高いモータ装置ＭＴＲを得ることができる。
【００８０】
［第２実施形態］  
次に、本発明の第二実施形態を説明する。  
図１３は、第一実施形態に記載のモータ装置ＭＴＲを備えるロボット装置ＲＢＴの一部（指部分の先端）の構成を示す図である。
【００８１】
図１３に示すように、ロボット装置ＲＢＴは、末節部１０１、中節部１０２及び関節部１０３を有しており、末節部１０１と中節部１０２とが関節部１０３を介して接続された構成になっている。関節部１０３には軸支持部１０３ａ及び軸部１０３ｂが設けられている。軸支持部１０３ａは中節部１０２に固定されている。軸部１０３ｂは、軸支持部１０３ａによって固定された状態で支持されている。
【００８２】
末節部１０１は、接続部１０１ａ及び歯車１０１ｂを有している。接続部１０１ａには、関節部１０３の軸部１０３ｂが貫通した状態になっており、当該軸部１０３ｂを回転軸として末節部１０１が回転可能になっている。この歯車１０１ｂは、接続部１０１ａに固定されたベベルギアである。接続部１０１ａは、歯車１０１ｂと一体的に回転するようになっている。
【００８３】
中節部１０２は、筐体１０２ａ及び駆動装置ＡＣＴを有している。駆動装置ＡＣＴは、上記実施形態に記載のモータ装置ＭＴＲを用いることができる。駆動装置ＡＣＴは、筐体１０２ａ内に設けられている。駆動装置ＡＣＴには、回転軸部材１０４ａが取り付けられている。回転軸部材１０４ａの先端には、歯車１０４ｂが設けられている。この歯車１０４ｂは、回転軸部材１０４ａに固定されたベベルギアである。歯車１０４ｂは、上記の歯車１０１ｂとの間で噛み合った状態になっている。
【００８４】
上記のように構成されたロボット装置ＲＢＴは、駆動装置ＡＣＴの駆動によって回転軸部材１０４ａが回転し、当該回転軸部材１０４ａと一体的に歯車１０４ｂが回転する。
【００８５】
歯車１０４ｂの回転は、当該歯車１０４ｂと噛み合った歯車１０１ｂに伝達され、歯車１０１ｂが回転する。当該歯車１０１ｂが回転することで接続部１０１ａも回転し、これにより末節部１０１が軸部１０３ｂを中心に回転する。
【００８６】
このように、本実施形態によれば、低電圧で低速高トルクの回転を出力することができる駆動装置ＡＣＴを搭載することにより、例えば減速器を用いることなく直接末節部１０１を回転させることができる。さらに本実施形態では、駆動装置ＡＣＴが耐久性に優れた構成になっているため、安定した動作を長期間に亘って行うことが可能となる。
【００８７】
本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。  
例えば、上記実施形態では、凹部４２ａの形状が球面状に形成された構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無い。
【００８８】
例えば、図１４に示すように、凹部４２ａが錐状（例、円錐状）に形成された構成であっても構わない。例えば凹部４２ａを円錐状に形成する場合、加工が容易となる。また、この場合、ネジ部５１の先端部５１ａとして、ネジ部５１の本体部１５１ｂに回転可能に支持された球状部材１５１ａが用いられた構成であっても構わない。この構成によれば、接続部４４に対してＸ方向に作用する駆動力の一部は、球状部材１５１ａ及び本体部１５１ｂによって受けられることになる。
【００８９】
また、例えば図１５及び図１６に示すように、第一移動部４１と第二移動部４２との間にピン部材２５１ａが配置された構成であっても構わない。図１５に示す構成では、ピン部材２５１ａは、第一移動部４１と第二移動部４２との間であって接続部４４が設けられた部分に、Ｚ方向の両側から挿入されている。ピン部材２５１ａが挿入されることで、接続部４４に対してＸ方向に張力が発生する。この張力により、機械的な精度が向上することになる。また、この構成によれば、Ｘ方向に作用する駆動力の一部は、ピン部材２５１ａによって受けられることになる。
【００９０】
なお、凹部７１ａ及びネジ部５２についても、上記同様の説明を適用することが可能である。
【００９１】
また、上記実施形態では、第一移動部４１と第二移動部４２との間に接続部４４が設けられ、第二移動部４２と支持部７１との間に接続部４５が設けられた構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無い。例えば図１７に示すように、第二移動部４２と連結部４３との間に接続部４６が設けられた構成であっても構わない。また、第二端部側連結部６０においても同様である。
【００９２】
また、上記説明においては、第二移動部４２側に凹部４２ａが形成され、第一移動部４１側に球面である先端部５１ａが配置された構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無く、例えば第一移動部４１側に凹部が形成され、第二移動部４２側に球面が形成された構成であっても構わない。
【符号の説明】
【００９３】
ＭＴＲ…モータ装置  ＢＴ…伝達部  ＡＣ…駆動部  ＣＮ…連結機構  ＣＯＮＴ…制御部  ＳＦ…回転子  Ｃ…回転軸  Ｆ…基準位置  Ｐ…中心点  ＲＢＴ…ロボット装置  ＡＣＴ…駆動装置  ２３…ベルト部  ３１、３２…駆動素子  ４０…第一端部側連結部  ４１、６１…第一移動部  ４２、６２…第二移動部  ４２ａ…凹部  ４２ｆ…第三端面  ４２ｇ…斜面  ４２ｈ…屈曲部  ４２ｉ…被付勢部  ４３、４４…接続部  ４４ａ、４５ａ…除去部  ４５、４６…接続部  ５０…受部  ５１、５２…ネジ部  ５１ａ、５２ａ…先端部  ６０…第二端部側連結部  ６４…接続部  ７１…支持部  ７１ａ…凹部  ７２…付勢部  １５１ｂ…本体部  １５１ａ…球状部材  ２５１ａ…ピン部材
【図１】
2013183621.tif 000005
【図２】
2013183621.tif 000006
【図３】
2013183621.tif 000007
【図４】
2013183621.tif 000008
【図５】
2013183621.tif 000009
【図６】
2013183621.tif 000010
【図７】
2013183621.tif 000011
【図８】
2013183621.tif 000012
【図９】
2013183621.tif 000013
【図１０】
2013183621.tif 000014
【図１１】
2013183621.tif 000015
【図１２】
2013183621.tif 000016
【図１３】
2013183621.tif 000017
【図１４】
2013183621.tif 000018
【図１５】
2013183621.tif 000019
【図１６】
2013183621.tif 000020
【図１７】
2013183621.tif 000021